С-Петербург, улица Тосина 3
+7 (812) 917-84-85
+7 (921) 316-27-00
Главная » Разное » Принцип работы дифференциала

Принцип работы дифференциала


Как работает дифференциал

Подробности Опубликовано: 10.02.2013 18:56 Автор: Admin SuccessfulAuto.ru Просмотров: 19294

Начнем с того, что означает сам этот автомобильный технический термин на доступном для обычного человека языке. Автомобильный дифференциал - это то, из чего состоит трансмиссия и то, что дает возможность колесам крутится асинхронно, то есть каждые колеса не зависят друг от друга и вращаются отдельно.

Научным языком, (от лат. differentia — разность, различие) дифференциал автомобиля - это устройство, которое разделяет входящую энергию (момент), поступаемую на входной вал между выходными валами. Простое и понятное объяснение расширяет горизонты. Интересуются работой механизмов машин еще и девушки.

Причина использования в конструкциях автомобилей

Во время поворота машины, ведущие приводные колеса вращаются с одинаковой частотой вращения и так, как одно колеса авто совершает поворот по длинной дуге, а другое по короткой, происходит пробуксовка, что плохо сказывается и сопровождается износом шин и доставляет дискомфорт водителю из-за уменьшения качества динамики автомобиля.

Назначение дифференциала

  1. дает возможность приводным (ведущим) колесам вращаться с разными угловыми скоростями
  2. служит отдельной доп.передачей в паре с главной передачей. Главная передача - это зубчатый механизм трансмиссии автомобиля, который передает крутящий момент ведущим колесам.
  3. непрерывно передает крутящий момент, исходящий от двигателя к ведущим колесам.

У переднеприводных авто главная передача и differencial расположены непосредственно в коробке переключения передач.

Если на транспортном средстве установлены более одного двигателя, на каждое колесо один двигатель, то дифференциал не требуется. Но так обычно не делают. Устанавливают 4 двигателя, по одному на каждое колесо, только на самосвалы Белаз. Двигатели эти электрические.

В устройстве гоночных картингов также дифференциал не устанавливают, так как конструкция рамы гибкая, что позволяет слегка приподнимать ведущее заднее колесо с внутренней стороны поворота не приподнимая передние колеса.

на рисунке а) - колеса вращаются с одинаковой частотой, на рисунке б) - движение колес на повороте 1 - ось сателлитов, 2 – ведомая шестерня, 3 - полуосевые шестерни, 4 - сателлит,

5 - ведущая шестерня, 6 - полуоси.

На гоночных автомобилях ралли differencial обычно заваривают сваркой, жестко блокируют и намертво связывают колеса на ведущей оси. Это применяется потому, что такие машины при езде, все повороты проходят с заносом.

Принцип действия. Главная передача посредством шестерни передает крутящую энергию на корпус и сателлиты, которые сцеплены с шестернями полуосей.

Когда скорость вращения колес одинакова, сателлиты сидят неподвижно (см. рисунки ниже).

При изменении угловых скоростей колес, например, при повороте или пробуксовке из-за неровностей дорог и так далее, происходит вращение сателлитов. Сателлиты служат для компенсации разницы частот вращения колес.

Рассмотрим на примере - автомобиль буксует на льду. Здесь одно колесо буксует, потому что нет сцепления со льдом, а значит и нет крутящего момента. А так как свободное блокирующее устройство распределяет тягу поровну на колеса, то раз нет крутящей силы на одном колесе, значит оно исчезает и на втором.

Выход из такой ситуации - создать противодействующую силу на противоположном колесе. А это делает блокировка. Необходимо заблокировать буксующее противоположное колесо и тогда появится противодействующая сила для противоположного колеса.

Как работает дифференциал на полноприводном автомобиле

На джипах, седанах, хэтбчеках и универсалах 4х4, если установлен свободный симметричный дифференциал, происходит следующая ситуация. Во время движения без пробуксовок на каждое колесо распределяется по 25% энергии кр.момента поровну.

Но если одно колесо буксует, например на льду, крутящая энергия снижается до нуля, так как колесо не может сцепиться с гладкой поверхностью льда. В такой ситуации, если одно колесо осталось без вращения, то и на противоположном соседнем колесе исчезает энергия вращения, потому что в данном примере установлен симметричный межосевой.

Получается одна ось осталась без вращения, поэтому и пропадает крутящий момент и на второй оси, так как differencial межосевой симметричный. Результат - на всех 4 ведущих колесах нет вращения.

Далее, что мы делаем. Мы блокируем межосевой симметричный дифференциал, при этом получается между осями жесткая связь. Так как передние колеса стоят без вращения, энергия вращения распределяется пополам на задние колеса по 50%.

Чертеж-differential в разрезе. Главная передача и дифференциал заднеприводного автомобиля: 1 — картер; 2 — крышка; 3 — защитный чехол; 4 — стопорное кольцо; 5 — полуось; 6 — сальник подшипника; 7 — регулировочная гайка; 8 — стакан подшипника; 9 — полуосевая шестерня; 10 — крышка коробки дифференциала; 11 — ведомая шестерня главной передачи; 12 — стопорное кольцо пальца сателлитов; 13 — палец сателлитов; 14 — сателлит; 15 — коробка устройства

 

История создания автомобиля,  Шины для спецтехники,   Как купить автомобиль в кредит,  Мосты Уаз, Диагностика трансмиссии

Комментарии:

  • Facebook
  • ВКонтакте

Принцип работы дифференциала на автомобиле: для чего он нужен

Всем привет! Если вас интересует устройство авто, сегодняшняя тема точно будет интересной. Ведь говорить мы будем про принцип работы дифференциала.

Дифференциал является механизмом автомобильной трансмиссии, который распределяет крутящий момент между валами приводов и позволяет колесам вашей машины вращаться с определенной и различной угловой скоростью.

Особенно сильно видна работа дифференциала, когда авто входит в повороты. Этот узел позволяет сделать движение на твердой поверхности безопасным и комфортным. Но при езде за пределами асфальта в дело вступает блокировка.

Назначение и немного истории

В каждой машине есть дифференциал. Его можно встретить в конструкции любого автомобиля и транспортного средства, включая:

  • Нива;
  • Газель;
  • ГАЗ 66;
  • ВАЗ;
  • Шкода;
  • Ниссан;
  • КАМАЗ;
  • МТЗ 82 (трактор);
  • Мерседес Актрос 18 40 и пр.

Даже на мотоблоке присутствует этот самый дифференциал, про который сегодня постараюсь рассказать вам кратко, но полезно.

Этот механизм, отвечающий за распределение крутящего момента карданного вала между ведущими колесами. Тут уже все зависит, каким именно приводом оснащается машина. В итоге каждое из колес совершает вращения без пробуксовок. Именно в этом заключается главное назначение узла.

Если машина движется прямо по ровной поверхности, на все колеса действует одинаковая нагрузка, а потому и угловая скорость везде идентичная. Тут дифференциал выступает в роли передаточного устройства.

Когда машина осуществляет повороты или буксует, нагрузка становится уже неравномерной. Каждая полуось должна вращаться с разной скоростью. Здесь требуется грамотно распределить между ними крутящий момент. Тут проявляется вторая значимая функция в виде обеспечения уверенного маневрирования.

Такое устройство появилось не сразу, как только начали производить машины. Изначально распределитель отсутствовал, из-за чего первые автомобили с трудом входили в поворот. Автором идеи распределения является О. Пеккер. Его изобретение предусматривало наличие шестерней и валов, через которых крутящий момент переходил на ведущие колеса. Но и это не позволило решить проблему пробуксовки в полной мере.

Выйти из ситуации сумел Ф. Порше. Именно он создал кулачковый механизм, ограничивающий проскальзывание колес. Изобретение, созданное в Германии, сразу же начали применять в автомобилях Volkswagen. А затем технология расползлась по всему миру.

Устройство узла

Работа дифференциала основана на принципе планетарного редуктора. Состоит устройство из шестерней полуосей и специальных сателлитов, которые расположились в так называемой чашка. Она, в свою очередь, соединяется с ведомыми шестернями, которые принимают на себя крутящий момент двигатель от шестерней главной передачи.

Чашка осуществляет передачу вращений с помощью сателлитов на полуоси, отвечающие за вращение ведущих колес. Именно сателлиты позволяют придавать колесам разную угловую скорость при неизменном крутящем моменте.

Виды и применение

Легковые авто и грузовые машины имеют в своей конструкции межколесный тип дифференциала, отвечающий за передачу вращения на колеса.

Если же говорить про межосевой дифференциал, который распределяет момент между мостами, то он актуален исключительно для автомобиля с полным приводом.

Опираясь на тип используемых зубчатых передач, механизм бывает:

  • цилиндрический;
  • червячный;
  • конический.

Если учитывать количество зубьев на используемых шестернях полуоси, тогда дифференциалы можно разделить на несимметричные и симметричные.

И здесь есть свои нюансы, о которых стоит упомянуть.

  • Несимметричные устройства с цилиндрической передачей обладают свойством пропорционально выполнять распределение момента. Это обеспечивает отличную работу, если есть передний и задний мост. Такой узел устанавливают между мостами на машинах с полным приводом;
  • Актуальным решением для переднеприводного и заднеприводного автомобиля будет конический симметричный тип дифференциала;
  • Вне зависимости от привода и типа дифференциала, червячный тип передачи подходит для всех. Эта система считается наиболее универсальной. Имеет достаточно высокий КПД.

Если мы говорим про дифференциалы, то будет логично немного уделить внимание вопросу блокировки.

В вопросе устройства и работы дифференциала встречаются такие понятия как Торсен, вискомуфта, пневмо блокировка, дифференциал Красикова, Квайф и многое другое. Честно признаюсь, разбираться в разновидностях устройств очень сложно и долго. Основные моменты мы уже рассмотрели. Теперь про блокировку.

Блокировка

Чтобы крутящий момент, передаваемый на полуоси, становился одинаковым, требуется заблокировать работу сателлитов. Либо же нужно сделать так, чтобы осуществлялась передача момента от чашки к нагруженной полуоси. Особенно это важно для полноприводных машин. Хотя и для обычного монопривода блокировка также требуется.

Чтобы машина вела себя хорошо, требуется добавить к дифференциалу блокировку. Она бывает частичной и полной, ручной и автоматической. Про все эти разновидности есть много интересных и полезных видео. Советую посмотреть. Правильно блокированный дифференциал обеспечивает грамотное распределение крутящего момента. В итоге машина продолжает движение, вне зависимости от покрытия.

Самоблокируемый дифференциал считается оптимальным решением. Он хорошо себя зарекомендовал, поскольку прекрасно распределяет момент по полуосям. Самоблокируемые дифференциалы делятся на несколько видов:

  • винтовой;
  • дисковый;
  • Красикова;
  • Нестерова.

Но есть еще более сложная система блокировки дифференциала. Она и самая современная. Это электронная блокировка, которая работает за счет взаимодействия с системой курсовой устойчивости. Специальные датчики контролируют работу и все параметры авто. Считывая и обрабатывая информацию, работа дифференциала на машине корректируется в автоматическом режиме. Что-либо регулировать или нажимать водителю не нужно.

Подводя итоги, могу с уверенностью сказать, что дифференциалы создавались как элемент для безопасного и комфортного управления транспортным средством. Да, механизм ориентирован на работу в условиях трассы и города. При выезде на пересеченную местность обычный дифференциал становится скорее недостатком. Но тут на помощь приходит блокировка. Да и самоблокирующиеся системы полностью решают проблему.

Совершенно несложный, но крайне важный механизм трансмиссии любого автомобиля.

А что на этот счет скажете вы? Пишите в комментариях, задавайте вопросы!

Спасибо всем за внимание! Подписывайтесь, рассказывайте о нас своим друзьям и ждите много новых, интересных и полезных материалов!

Спасибо за прочтение! Пожалуйста, оцените статью

(Пока оценок нет) Загрузка...

31. Назначение, типы, устройство и принцип работы дифференциалов.

Дифференциалом называется механизм трансмиссии, распреде­ляющий крутящий момент двигателя между ведущими колесами и ведущими мостами автомобиля. Дифференциал служит для обес­печения ведущим колесам разной скорости вращения при движе­нии автомобиля по неровным дорогам и на поворотах. Разная скорость вращения ведущих колес, проходящих разный путь на поворотах и неровных дорогах, необходима для их каче­ния без скольжения и буксования. В противном случае повысится сопротивление движению автомобиля, увеличатся расход топли­ва и износ шин.

В зависимости от типа и назначения автомобилей на них при­меняются различные типы дифференциалов.

дифференциалы

по распол трансмиссии

по внутреннему трению

по распредел крут момента

по конструкции

межколесные

малого трения

симметричные

шестеренные

иежосевые

повышенного трения

несимметричные

кулачковые

червячные

Дополнительно к общим требованиям к конструкции автомо­биля к дифференциалу предъявляются дополни­тельные требования, в соответствии с которыми он должен:

• распределять крутящий момент между ведущими колесами и мостами в пропорции, обеспечивающей автомобилю наилучшие тягово-скоростные свойства, проходимость, управляемость и ус­тойчивость;

• иметь минимальные габаритные размеры.

Шестеренный дифференциал. Межколесный конический симмет­ричный дифференциал состоит из корпуса, са­теллитов, полуосевых шестерен, которые соединены полу­осями с ведущими колесами автомобиля. Дифференциал легкового автомобиля имеет два свободно вращающихся сателлита, установ­ленных на оси, закрепленной в корпусе дифференциала, а у грузо­вого автомобиля — четыре сателлита, размещенных на шипах кре­стовины, также закрепленной в корпусе дифференциала. При прямолинейном движении автомобиля по ровной дороге ведущие колеса одного моста проходят одинаковые пути, встречают одинаковое сопротивление движению и враща­ются с одной и той же скоростью. При этом корпус дифференци­ала, сателлиты и полуосевые шестерни вращаются как одно целое. Сателлиты не вращаются вокруг своих осей, заклинивают полу­осевые шестерни, и на оба ведущих колеса передаются одинако­вые крутящие моменты. При повороте автомобиля внутреннее по отноше­нию к центру поворота колесо, встречает большее сопротивление движению, чем наружное колесо вращается медленнее, и вместе с ним замедляет свое вращение полуосевая шестерня внутреннего колеса. При этом сателлиты начинают вращаться вокруг своих осей и ускоряют вращение полуосевой шестерни наружного коле­са. В результате ведущие колеса вращаются с разными скоростя­ми, что и необходимо при движении на повороте. При движении автомобиля по неровной дороге ведущие ко­леса также встречают разные сопротивления и проходят разные пути. В соответствии с этим дифференциал обеспечивает им раз­ную скорость вращения и качение без проскальзывания и буксо­вания. Одновременно с изменением скоростей вращения происходит изменение крутящего момента на ведущих колесах. При этом кру­тящий момент уменьшается на колесе, вращающемся с большей скоростью. Так как симметричный дифференциал распределяет крутящий момент на ведущих колесах поровну, то в этом случае на колесе с меньшей скоростью вращения момент тоже уменьша­ется и становится равным моменту на колесе с большей скорос­тью вращения. В результате суммарный крутящий момент и тяго­вая сила на ведущих колесах падают, а тяговые свойства и прохо­димость автомобиля ухудшаются. Особенно это проявляется, ког­да одно из ведущих колес попадает на скользкий участок дороги, а другое находится на твердой сухой дороге. Если суммарного кру­тящего момента будет недостаточно для движения автомобиля, то автомобиль остановится. При этом колесо на сухой твердой дороге будет неподвижным, а колесо на скользкой дороге будет буксо­вать. Для устранения этого недостатка применяют принудительную блокировку (выключение) дифференциала, жестко соединяя одну из полуосей с корпусом дифференциала. При заблокированном дифференциале крутящий момент, подводимый к колесу с луч­шим сцеплением, увеличивается. В результате создается большая суммарная тяговая сила на обоих ведущих колесах автомобиля. При этом суммарная тяговая сила увеличивается на 20...25 % во время движения в реальных дорожных условиях. Конический симметричный дифференциал является дифферен­циалом малого трения, так как имеет небольшое внутреннее трение. Трение в дифференциале повышает проходимость автомоби­ля, так как оно позволяет передавать больший крутящий момент на небуксующее колесо и меньший — на буксующее, что может предотвратить буксование. При этом суммарная тяговая сила в ве­дущих колесах достигает максимального значения.

Однако в дифференциале малого трения увеличение суммар­ной тяговой силы на ведущих колесах составляет всего 4...6%, что также не способствует повышению тяговых свойств и прохо­димости автомобиля. Конический симметричный дифференциал малого трения прост по конструкции, имеет небольшие размеры и массу, высокие КПД и надежность. Он обеспечивает хорошие управляемость и устой­чивость, уменьшает изнашивание шин и расход топлива. Этот дифференциал также называют простым дифференциалом. Межосевой дифференциал распределяет крутящий момент между главными передачами ведущих мостов многоприводных автомобилей. Дифференциал устанавливают в раздаточной короб­ке или в приводе главных передач. Межосевой дифференциал ис­ключает циркуляцию мощности в трансмиссии автомобиля, ко­торая очень сильно нагружает трансмиссию, особенно при дви­жении по ровной дороге. В качестве межосевых на автомобилях применяются и конические, и цилиндрические дифференциалы.

Кулачковые дифференциалы. Кулачковые (сухарные) дифферен­циалы могут быть с горизонтальным или радиальным расположением сухарей. Сухари размещаются в один или два ряда в отверстиях обоймы корпуса дифференциала между полуосевыми звездочками, которые установлены на шлицах полуосей. Сухари в дифференциале выполняют роль са­теллитов. При прямолинейном движении автомобиля по ровной дороге сухари неподвижны относительно обоймы и полуосевых звездо­чек. Своими концами они упираются в профилированные кулач­ки полуосевых звездочек и расклинивают их. Все детали дифференциала вращаются как одно целое, и оба ведущих колеса авто­мобиля вращаются с одинаковыми скоростями. При движении автомобиля на повороте или по неровной доро­ге сухари перемещаются в отверстиях обоймы и обеспечивают ве­дущим колесам автомобиля разную скорость вращения без про­скальзывания и буксования. Кулачковые дифференциалы являются дифференциалами повы­шенного трения, так как имеют значительное внутреннее трение, которое позволяет передавать больший крутящий момент на небук­сующее колесо и меньший на буксующее колесо. При этом суммар­ная тяговая сила на ведущих колесах автомобиля достигает макси­мального значения. Так, за счет повышенного внутреннего трения суммарная тяговая сила на ведущих колесах увеличивается на 10... 15 %, что способствует повышению тяговых свойств и проходи­мости автомобиля. Кулачковые дифференциалы относительно про­сты по конструкции и имеют небольшую массу. Они широко приме­няются на автомобилях повышенной и высокой проходимости.

Червячные дифференциалы. Червячные дифференциалы могут быть с сателлитами или без сателлитов. В червячном дифференци­але с сателлитами крутящий момент от корпуса дифференциала через червячные сателлиты и червяки передается полуосевым червячным шестерня, которые уста­новлены на шлицах полуосей, связанных с ведущими колесами автомобиля. При прямолинейном движении автомобиля по ровной дороге корпус, сателлиты, червяки и полуосевые шестерни вращаются как одно целое. При движении автомобиля на повороте и по не­ровностям дороги разная скорость вращения ведущих колес обес­печивается за счет относительного вращения сателлитов, червя­ков и полуосевых шестерен. В червячном дифференциале без сателлитов полу­осевые червячные шестерни находятся в зацеплении с чер­вяками, которые находятся также в зацеплении между собой. Крутящий момент от корпуса дифференциала передается полу­осевым шестерням через червяки. Червячные дифференциалы обладают повышенным внутрен­ним трением, которое увеличивает суммарную тяговую силу на ведущих колесах автомобиля на 10... 15 %. Это способствует повы­шению тяговых свойств и проходимости автомобиля. Однако чер­вячные дифференциалы наиболее сложные по конструкции. Они самые дорогостоящие из всех дифференциалов, так как их сател­литы и полуосевые шестерни изготавливают из оловянистой бронзы. В связи с этим в настоящее время червячные дифференциалы на автомобилях применяются очень редко.

Смотрите также

 

"Питер - АТ"
ИНН 780703320484
ОГРНИП 313784720500453

Новости